垃圾收集器工作的第一步就是判斷對象是否還活着，通過垃圾回收算法判斷。
一、引用計數算法
• 在對象A中添加一個引用計數器，當有一個地方引用A時，計數器+1；當引用失效時，計數器-1，任何時刻計數器數值爲0時，這個對象就不會再被使用了；
• 引用計數法的實現簡單，判斷效率高。但再主流的java虛擬機中沒有使用此算法，原因是，它無法解決相互循環引用問題。
二、可達性分析算法：（不可達意味着對象死亡的可能性高）
• 通過一系列GC roots 對象作爲起始點，從GC Roots開始向下搜索，所走過的路徑稱爲 引用鏈，當一個對象到GC Root沒有任何引用鏈時，則證明此對象是不可用的。
• Java中可以被看作GC Root的對象包括：
a. 虛擬機棧中引用的對象（棧幀中的局部變量表）
b. 方法區中類靜態屬性引用的對象
c. 方法區中常量引用的對象
d. 本地方法棧中JNI（Native）方法引用的對象。
三、生存還是死亡？（即使是不可達的對象，也不是非死不可）
1. 查找引用鏈
• 當對象在可達性分析後發現沒有與GC Root相連的引用鏈，此對象會被標記（第一次），並進行一次篩選。
2. 第一次篩選
• 篩選的條件：此對象是否需要執行finalize（）方法，當此對象沒有覆蓋finalize（）方法或finalize（）方法已經被調用過=>沒有必要執行，放入被會收集和；否則==>有必要執行；
3. 放入隊列
• 如果判定有必要執行finalize，此對象會先被放到F-Queue隊列中，
4. Finalizer線程
• 稍後，虛擬機會自動建立Finalizer線程，對F-Queue中的對象觸發finalize（）方法，但finalize（）方法並不一定會執行完畢。（原因：如果finalize（）方法執行緩慢、或死循環將導致整個隊列等待）
5. 第二次標記
• 再稍後，GC將對F-Queue中的對象進行第二次標記（逃脫死亡的最後一次機會），標記原則：如果此對象再finalize（）方法中與GC Root引用鏈上的任何對象建立關聯==>移出”被回收對象集合“；否則==>不移出。
6. GC回收
四、方法區是否有必要回收
• 相比之下，新生代中GC回收效率較高，常規應用一次GC可以回收70~90%的空間；
• 永久代（方法區）回收性價比較低，主要回收：廢棄常量、無用的類兩種。而在jdk1.7以後，常量池已經移至堆內存，這部分也不應該計算在內。
• 無用的類需要滿足以下三個條件：
a. 該類所有實例都被回收
b. 加載該類的ClassLoader已經被回收
c. 該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方引用（沒有反射創建類）
五、常見算法實現
標記-清除算法：
1. 對所有要回收的對象進行標記（見生存還是死亡）
2. 回收被標記的對象
3. 算法問題：
• 效率：標記和清除效率都不高
• 空間：清除後會產生大量內存碎片，在之後分配大對象時無法找到足夠的連續內存而提前觸發第二次GC
複製算法：
1. 將內存容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只是用其中的一塊，
2. 當一塊內存使用滿，將還存活着的對象複製到另一塊內存，
3. 一次性清除已滿的內存塊。
4. 算法問題：
• 對整個區域進行回收，不需要考慮內存碎片問題，而且指針按順序移動，效率高。
• 但代價是可用內存減少到一半
• 在對象存活率較高的情況下需要進行較多的複製操作，效率會變低
5. 現代商業虛擬機都採用這種算法回收新生代，但比例不是1：1，因爲新生代對象有98%左右朝生夕死：
• HotSpot虛擬機將新生代內存劃分爲一塊較大的Eden區和兩個較小的Survivor區，E,S比例爲8：2。
• 每次使用其中的Eden區和一個Survivor區，當GC回收時，將所有存活的對象複製到另一個Suivivor區中，這樣只有10%的內存被“浪費”。
• 而當另外的Survivor區內存不夠分配時，需要依賴其他內存進行擔保（老年代）
標記-整理算法：
1. 標記過程同 標記-清除
2. 標記後讓所有對象都向一端移動，然後直接清理掉邊界以外的內存
3. 主要用於老年代的回收
分代收集算法：
• 當前商業虛擬機都使用分代收集：將所有對象按照生命週期，將內存劃分爲幾塊，一般劃分爲：新生代和老年代。
• 對於新生代，每次GC都會回收大量對象，使用複製算法
• 對於老年代，對象存活率較高，不需使用標記-清除或標記-整理算法來回收
六、HotSpot虛擬機算法實現：
1. 枚舉根節點
• 在可達性分析中，GC Root節點主要在全局引用和執行上下文中，在大型應用中（方法區幾百兆）必然耗費很多時間，另外，爲了確保一致性，在可達性分析的過程中，整個系統必須停頓（stop the world），即使在CMS收集器（號稱不會停頓）也必然產生停頓。
• 大部分Java虛擬機都是用準確式GC，虛擬機能夠知道那些地方存儲着對象引用（HotSpot使用OopMap數據結構來實現），防止全局掃描。
• 在HotSpot中，類加載時就把對象什麼偏移量上對應的數據類型計算出來；在編譯過程中，也會在特定位置記錄下棧和寄存器中哪些位置是引用，這樣GC掃描時就可以直接得知。
2. 安全點
• 特定位置稱爲安全點==>程序執行時只有在到達安全點時才能開始GC。這就需要考慮兩個問題：
• Safepoint即不能太少也不能太多，太少會讓GC等待時間過長，太多會增大運行時的負荷。
• 如何在GC發生時，讓所有線程都停在最近的安全點上。主要有搶先式中斷和主動式中斷兩種方式。
• 搶先式中斷==>在GC時首先把所有線程強制中斷，如果發現有沒到達安全點的線程，就恢復該線程，讓它“跑”到安全點上。現在幾乎沒有虛擬機使用
• 主動式中斷==>當需要GC時，不主動中斷線程，只設置一個標誌，各個線程主動輪詢這個標誌，發現中斷標誌爲真時，線程自己中斷掛起。而輪詢標誌的地方是安全點重合+創建對象需要分配內存的地方
3. 安全區域
• 爲了應對線程不執行的時候（沒有搶佔到CPU時間或線程sleep），無法響應線程中斷的請求，線程也就無法暫停的問題，引入了安全區。
• 安全區是在一段代碼片段中，引用關係不會發生變化，在這個區域中的任意地方開始GC都是安全的。
• 在GC時不用管自己標識爲SafeRegion的線程了，在線程要離開SafeRegion時，需要檢查系統是否已經完成了根節點枚舉，完成則繼續執行，否則等待收到安全離開SafeRegion的信號爲止。